虛擬云實驗室的應用與研究

唐靜武(蘇州大學計算機科學與技術學院 江蘇 蘇州 215006)

引言:VMWare、Ctrix、微軟，他們都是桌面應用交付的實現方式，給用戶窗口以提供需求的系統桌面與應用。高校實驗室或者機房的機器部署模式大多數停留在電腦實體主機形式，目前存在以下幾方面的現象:

(1)硬件投入成本過高:實驗室部署的主機箱和顯示器，即使當今時代的電腦相對成本變低，但是從購買安裝投入使用期間，更多耗費在維護費用上，運營商與代理商提高了質保的費用，導致實驗室電腦設備投入過大且更新換代慢。

(2)安全保障低:網絡安全一直是信息化時代不可避免的問題，從系統、數據、網絡及應用等方方面面。實驗室機器因為其開放型使用性質，易被攻擊、被感染，且清除不易。

(3)使用率低:建設實驗室時考慮使用人數會將設備盡可能多的配置安裝，滿足不同課程需要的同時也會造成資源的浪費。

(4)維護效率低:設備軟硬件故障會帶來大量重復性工作，實驗室管理人員很難批量集中進行維護，這將會影響到教育教學的效果。

(5)教學軟件更新難:每學期安排的課程不同，必將存在教學軟件的更新需求，傳統臺式電腦軟件安裝如使用還原卡模式需要進行模板機的制作，批量傳輸會耗時耗力，單個更新也需手動操作。

針對這些現象，高校虛擬云實驗室是虛擬化技術在新模式下的一種實際便捷應用。

1 桌面虛擬化概述

虛擬化技術是一種將軟件、硬件、數據、網絡、存儲隔離開來的資源計算方式，桌面虛擬化是指支持企業級實現桌面系統的遠程動態訪問與數據中心統一托管的技術，將計算機桌面系統虛擬化以達到使用的安全性和靈活性目的。

使用VDI虛擬桌面基礎架構(Virtual Desktop Infrastructure)，可以輕松實現將數據中心的Windows資源顯示給終端用戶，這之間涉及到幾個關鍵設備:刀片服務器、交換機、存儲、終端客戶機。

由VMware與Teradici共同開發的PcoIP協議使終端可以更方便高效連接顯示數據中心的桌面資源，同時也是當下最流行的虛擬化協議與標準。這是一種高效的遠程顯示協議，對視頻、圖像、音頻都進行了優化處理。

2 架構與部署

高校虛擬化解決方案的架構如下圖1所示:

該方案采用VMware vSphere虛擬化架構，其中分配服務器運行虛擬化平臺，用一個虛擬機安裝VCenter來管理ESXi主機。虛擬機文件都集中存放于存儲陣列，虛擬機備份到服務器本地硬盤上。

2．1網絡設置。根據網絡拓撲結構，提前劃分網絡VLAN與接口，設置好Server硬件設備地址，ESXi主機地址，域控、數據庫等重要服務器地址，將終端與其對應得桌面池DHCP地址劃分。

2．2存儲服務器設置。存儲采用EMC存儲設備，根據所需服務器與資源池占據存儲的容量合理配置與生成服務器Service－Profile，之后可以進一步安裝ESXi主機。

持vGPU技術，可滿3D類軟件以及虛擬仿真實訓平臺等對顯卡的性能要求，實驗室在使用時如果需要圖形用戶資源較大時可以選擇添加顯卡硬件資源，選擇使用NVIDIA k1K2顯卡，使用時可依據需要在桌面池設置中選擇硬件資源添加顯卡。虛擬桌將可完美持3DMAX、GoogleE-arth、MAYA、CAD等圖形設計軟件的流暢運和渲染。

2．3虛擬化系統部署。利用存儲中的Windows Server 2008系統鏡像選擇主機，安裝域控AD服務器、數據庫服務器、vCenter服務器、View連接服務器、Composer服務器，安裝并配置完成后可通過vCenter Server創建數據中心、創建主機集群、創建桌面資源池。根據需要建立多個桌面模板，可選擇Windows、Linux等系統，優化系統資源，創建快照，最后發布虛擬桌面，整個虛擬云平臺建立完成。

2．4運行與測試。用戶通過終端客戶機連接主機地址，使用分配的賬戶即可方便快速登錄桌面源，體驗到相同的獨立PC機效果。輸入的用戶賬戶在域控服務器授權，并通過View與桌面資源池關聯。

對于學生使用角度來看，優勢明顯，虛擬機運行在數據集群中，即使終端設備損壞或斷電情況也不影響當前數據的使用，換個地點重新使用當前賬戶登錄可以繼續之前的工作;還可以通過Horizon客戶端軟件的形式多個不同地點自由訪問。

對于實驗室管理人員，通過vCenter和View進行統一管理，只需保證存儲容量足夠、網絡連接正常的情況下，任何的上課資源需求都可快速更新，容錯率、使用效率更高。

3 總結

在高校實驗室的建設與維護中，通過對虛擬云平臺的搭建與研究，提出使用此方案與以往的形式進行比較，可以發現彌補了很多舊有形式不足之處，為教學與科研提供了更安全、高效、自由的環境，同時降低了維護人員的工作量，減少了實驗室建設投入成本。無論是教育行業還是企業管理中，虛擬云技術將呈現多樣化運用。